đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN MÔN HỌC VI XỬ LÝ ĐỀ TÀI Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298 .đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298đồ án vi xử lý đề tài : Thiết kế mạch điều khiển động cơ bước dùng L298

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC VI XỬ LÝ ĐỀ TÀI : Thiết kế mạch điều khiển động bước dùng L298 Giảng viên hướng dẫn: TS BÙI THỊ DUYÊN Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 6: TRẦN TUẤN ĐẠT NGUYỄN CÔNG THÁI 3.PHẠM TIẾN SAO Lớp: D14CNKTDK2 Hà nội ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ THƯ Thiết kế mạch điều khiển động độ động bước sử dụng L298 Nhiệm vụ thiết kế :  Chuyển động động bước theo ý muốn người lập trình, bao gồm  Chuyển động thẳng: tiến, lùi Nút bấm  Chuyển động quay: trái, phải nút bấm  Điều khiển tốc độ chuyển động động ( dùng chiết áp)  Có phím chức tương ứng để chạy (nút ấn 1), Dừng( nút ấn 2),Tiến(nút ấn 3), Lùi(nút ấn 4), Quay trái, Quay phải, (Tăng tốc, Giảm tốc ) (dụng chiết áp)  Hiển thị chức tương ứng chạy lên hình LCD Yêu cầu:      Đặt vấn đề nhiệm vụ thư Tổng quan phương pháp điều khiển đ.cơ bước Thiết kế phần cứng Thiết kế phần mềm Kết luận phương hướng phát triển LỜI MỞ ĐẦU Như biết kỹ thuật vi điều khiển trở nên quen thuộc ngành kỹ thuật dân dụng Các vi điều khiển có khả xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà cần chip vi mạch nhỏ, thay tủ điều khiển lớn phức tạp mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng Vi điều khiển khơng góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà cịn góp phần to lớn vào việc phát triển thơng tin Chính lý trên, việc tìm hiểu, khảo sát vi điều khiển điều mà sinh viên ngành điện phải quan tâm Đó nhu cầu cần thiết cấp bách sinh viên, đề tài thực đáp ứng nhu cầu Mặc dù vi điều khiển bước dài để tiếp cận với kỹ thuật khơng thể việc có sớm chiều Để tìm hiểu vi điều khiển cách khoa học mang lại hiệu cao làm tảng cho việc xâm nhập vào hệ thống tối tân Việc trang bị kiến thức vi điều khiển cho sinh viên cần thiết Xuất phát từ thực tiển em đến định Thiết kế mạch điều khiển động độ động bướ sử dụng L298 nhằm đáp ứng nhu cầu ham muốn học hỏi thân giúp cho bạn sinh viên dễ tiếp cận hiểu sâu vi điều khiển họ 8051 Tuy nhiên thời gian có hạn kiến thức chun mơn cịn hạn chế nên q trình thực đồ án khơng thể tránh thiếu sót định Vì vậy, chúng em mong giúp đỡ, ý kiến đóng góp thầy tất bạn để đồ án hoàn thiện Chúng em chân thành cảm ơn! Nhóm Sinh Viên LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin gửi lời cảm ơn đến cô Bùi Thị Duyên Cơ hướng dẫn giúp đỡ tận tình chúng em nghiên cứu hoàn thành tốt đồ án Những lời nhận xét góp ý hướng dẫn thầy giúp chúng em có định hướng đắn trình thực đồ án, giúp chúng em nhìn ưu khuyết điểm đồ án bước khắc phục để có kết tốt Chúng em xin cảm ơn thầy cô khoa Điều Khiển Tự Động Hóa, mơn Vi Xử Lý Đo Lường Điều Khiển tận tình bảo, truyền đạt cho chúng em kiến thức chuyên ngành, công nghệ cách làm việc nhóm đề hồn thành tốt đồ án mơn học CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ THỰC HIỆN 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay, nhờ phát triển khoa học kĩ thuật, trình cơng nghiệp hóa đại hóa diễn cách nhanh chóng tồn cầu Các nhà máy dần thay sức lao động người máy móc dây chuyền sản xuất Trong sống thường nhật phát triển ứng dụng, đưa robot làm công việc thường ngày lặp lặp lại hay công việc dọn dẹp nhà v.v Trong máy móc robot có động để giúp cấu hoạt động Thực tế, robot nhỏ thường dùng động chiều Với yêu cầu điều khiển xác người ta thường dùng động bước đặc điểm cấu tạo cách thức hoạt động mang đến xác lớn sai số trường hợp cụ thể định chúng em cụ thể chương Từ phát triển với kiến thức học tập trường, chúng em muốn tìm hiểu thực hành điều khiển động bước Đây sở cho phát triển robot đa nhiệm phục vụ sống hàng ngày Đồng thời hiển thị lên LCD để thuận lợi cho việc giao tiếp người thiết bị cần điều khiển Vai trò động điện sản xuất Hiện nhiều lĩnh vực đời sống sản xuất loại động điện ngày ứng dụng rộng rãi so với loại động sử dụng lượng xăng, dầu khí, đốt… Động điện máy điện dùng để chuyển đổi lượng điện sang lượng Động điện dùng hấu hết lĩnh vực, từ động nhỏ dùng lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến đồ nghề máy khoan, hay máy gia dụng máy giặt, hoạt động thang máy hay hệ thống thơng gió dựa vào động điện Ở nhiều nước động điện dùng phương tiện vận chuyển, đặc biệt đầu máy xe lửa.Trong cơng nghệ máy tính: Động điện sử dụng ổ cứng, ổ quang, chúng động bước nhỏ Sở dĩ, động điện đánh giá cao ứng dụng phổ biến nhiều lĩnh vực ngun tắc hoạt động vơ thơng minh Động điện bao gồm phận gọi rotor stator Khi cuộn dây rotor stator nối với nguồn điện, từ trường tạo xung quanh tạo chuyển động quay rotor quanh trục hay mômen Đa số động điện hoạt động theo nguyên lý điện từ Các động điện từ Dựa vào ngun lí hoạt động có lực học cuộn dây có dịng điện chạy qua nằm từ trường Nhờ mà động hoạt động liên tục, bền bỉ tiết kiệm lượng Vai trò động điện bước sản xuất a Ưu điểm - Có điều khiển mạch hở - Duy trì mơ men tốt (không cần phanh, biến tốc) - Giá thành rẻ - Mômen xoắn cao tốc độ thấp - Chi phí bảo dưỡng thấp (khơng có chổi qt) - Định vị xác b Nhược điểm - Động làm việc không đểu, đặc biệt ỏ tốc độ thấp (điều khiển đầy bước) - Tiêu thụ dòng điện khơng phụ thuộc vào tải - Kích cỡ hạn chế - Làm việc ồn - Mô men giảm theo tốc độ - Khơng có phản hồi nên xảy sai số Các phương pháp điều khiển sử dụng động bước Động bước điều khiển nhiều cách khác từ thiết bị thô sơ nút bấm, mạch điện-điện tử cách sử dụng vận hành thiết bị đơn giản đòi hỏi người vận hành phải có mặt trực tiếp trường để sử dụng thiết bị điều khiển Ngày nay, công nghệ kỹ thuật điện-điện tử, công nghệ thông tin phát triển, giải pháp tự động hóa điều khiển ngày áp dụng rộng rãi đời sống , sản xuất Việc sử dụng tự động hóa điều khiển đáp ứng việc điều khiển thiết bị khác lúc nơi mà khơng cần có mặt trường, tiết kiệm thời gian, công sức cho người sử dụng  Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu đề tài chúng em tập trung vào vấn đề sau: - Tìm hiểu, lựa chọn động chiều - Tìm hiểu, lựa chọn linh kiện, thiết bị hệ thống điều khiển như: LCD 16x2, module ULN2003, , loại nút bấm, điện trở, tụ điện… Thiết kế hệ thống điều khiển động bước sử dụng vi điều khiển theo yêu cầu công nghệ đề tài Lựa chọn thiết bị a Động bước Đề tài yêu cầu đối tượng điều khiển động bước, để phù hợp với yêu cầu đề tài trình tìm hiểu, thiết kế, nên chúng em chọn động bước 28BYJ-48: - Điện áp cung cấp: 5VDC - Số phase: Động bước chúng em sử dụng có cực cấu giảm tốc để tăng momen xoắn Góc bước động 5,64 ° Nhưng xét giảm tốc, góc bước trục đầu 5,64°/64° b Module ULN2003 Để điều khiển động bưóc, chúng em sử dụng module ULN2003 Dựa vào thơng số động bước, chọn module ULN2003 có thông số sau: - Điện áp đầu vào: ~ 12 VDC - Tín hiệu ngõ vào: chân in1, in2, in3, in4 - Tín hiệu ngõ ra: Jack cắm động bước 28BYJ-48 - led hiển thị trạng thái hoạt động động c Vi điều khiển Đối với vi điều khiển , chúng em sử dụng vi điều khiển AT89C52 thuộc họ vi điều khiển MCS51 : - Điện áp hoạt động: 4V - 5.5V - Dịng điện ni vi điều khiển: 25mA - Dòng đầu Port cỡ 15mA d Nút bấm Để điều khiển chọn chế độ chạy cho động cơ, chúng em sử dụng nút bấm vuông cỡ 6x6x5mm có thơng số sau: - Nút nhấn chịu điện áp định mức: AC 250V - Tải định mức : DC 12V 50mA - Trở kháng định mức tắt (OFF): ≥100MΩ - Trở kháng định mức mở (ON): ≤0.03Ω e Thạch anh Thạch anh sử dụng loại 12Mhz 49S có thơng số sau: - Tần số: 12MHz - Dung sai tần số: ±20ppm - ESR (Equivalent series resistance): 30 Ohm - Nhiệt độ hoạt động: -20oC ~ 70oC I Nhiệm vụ yêu cầu kĩ thuật Thiết kế mạch điều khiển động DC 5V với yêu cầu quay thuận, quay ngược, dừng hẳn Thực thao tác điều chỉnh chức thơng qua nút ấn bao gồm phím bấm điều chỉnh quay thuận nửa bước, quay nghịch nửa bước cấp độ ( tăng giảm ), dừng cấp độ quay Thông qua nút ấn cho phép ta điều chỉnh động làm việc mong muốn Hệ thống cho phép hiển thị trình làm việc sử dụng LCD để thơng báo trạng thái động Thông qua đề tài, làm quen với cách thức, nguyên lý điều khiển đối tượng động bước - Tìm hiểu thực tế linh kiện, IC - Viết chương trình cho vi điều khiển thực thành công theo yêu cầu đề - Tìm hiểu hướng phát triển đề tài, nâng cao chất lượng hệ thống - Chi phí cho hệ thống khơng q cao, phù hợp với yêu cầu kinh tế CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC NHÓM THIẾT BỊ TRONG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN I Đặc điểm động bước Khái niệm chung Động bước loại động điện dùng để biến đổi lệnh cho dạng xung điện thành dịch chuyển dút khốt góc quay hay đường thẳng –như bước bước mà không cần cảm biến phản hồi Động bước ứng dụng nhiều ngành tự động hóa, chúng ứng dụng thiết bị cần điều khiển xác Ví dụ : điều khiển robot, điều khiển tiêu cự thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển lập trính thiết bị gia cơng cắt gọt, điều khiển cấu lái phương chiều máy bay… Trong cơng nghệ máy tính động bước sử dụng cho loại ổ đĩa, máy in, … Hình 2.1: Động bước Với nhiệm vụ chức nói trên, động bước địi hỏi yêu cầu riêng kĩ thuật , yêu cầu chung - Có bước dịch chuyển bé - Moment đồng hóa đủ lớn đảm bảo sai số góc nhỏ thực bước 10 ... khiển động bước sử dụng vi điều khiển theo yêu cầu công nghệ đề tài Lựa chọn thiết bị a Động bước Đề tài yêu cầu đối tượng điều khiển động bước, để phù hợp với yêu cầu đề tài trình tìm hiểu, thiết. ..ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ THƯ Thiết kế mạch điều khiển động độ động bước sử dụng L298 Nhiệm vụ thiết kế :  Chuyển động động bước theo ý muốn người lập trình, bao gồm  Chuyển động thẳng: tiến,... ngõ ra: Jack cắm động bước 28BYJ-48 - led hiển thị trạng thái hoạt động động c Vi điều khiển Đối với vi điều khiển , chúng em sử dụng vi điều khiển AT89C52 thuộc họ vi điều khiển MCS51 : - Điện